单新锐1
（1中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 南京市 211102；2国电南瑞南京控制系统有限公司 南京市 210061）
摘要：太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。所以在各个领域光热发电技术被广泛应用，下面对光热发电技术的现状及应用进行分析探讨。
关键词：光热发电技术；现状；应用；展望
对于太阳能而言，它属于众多可再生能源之一，并且具有环保和可无限使用的特点。除此之外，这类能源在所有的可再生能源中具有更加广阔的使用范围以及更大的使用前景，这类能源的使用能够在一定程度上有助于环境的保护以及节能减排的实施。当太阳能的相关技术发展到了新的阶段时，太阳能光热发电技术也随之产生，在诸如欧美的某些较为发达的国家中，这类技术就得到了很好的应用，并且通过结合各个地区的实际情况来依次建立了太阳能发电装置。为了更好的响应如今环境保护的口号，并且解决如今资源短缺等一系列问题，我们需要加大光热发电这一方式的研究力度和推广力度。
一、光热发电的现状分析
对于太阳能的这一发电方式来说，我们早在二十世纪七十年代初就已开始研究，但是局限于当时与之相关联的某些技术还未成熟，因此，对太阳能光热技术的进一步研究造成了一定程度的阻挠。至20世纪90年代，在国家科技部门的支持下，清华大学、中科院电工所等高校和国家科研院的指导下，国家新能源工程企业、制造厂以及设计公司等的支持参与，我国的太阳能光热发电技术才获得了更为客观的发展。太阳能光热发电技术的发展与完善，使得中国内部的市场需求也在不断膨胀。现阶段，国内的大型电力企业都积极参与太阳能光热发电技术的研究，初步形成产业链。在太阳能光热发电的示范项目以及产业推动下，我国太阳能光热发电的市场每年将会以350~550MW的速度不断增长。此外，中国的太阳能光热发电工程项目集中于内蒙古的西部、青海、新疆的南部、西藏以及河西走廊等人口密度小、光照充足的地区。
二、光伏发电系统的运行方式
同其他许多发电系统一样，光伏发电系统也具有多种运行方式，具体而言，根据其运行的特性可以分成联网跟离网运行两类。就后者而言，它在使用过程中，并没有借助于跟公共电网相接触，因此我们又可将其称之为独立式太阳能发电系统。对于这类发电系统来说，并不是故意将其跟公共电网相分离开来，这主要可以适用于较为偏远的无电地区跟某些较为特殊的场地，这些位置距离公共电网较为遥远，无法进行长距离连接。举例来说，一般在较为偏远的农村地区以及海岛、中继站或者边防场所等是使用这类系统来进行供电。而对于联网系统来说，它跟分离式系统相反，随时都跟公共电网处于连接状态，并且也同样具有供电的职责。这类方式相比于分离运行更为成熟，并且具有极大的发展潜力和发展空间。
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在光伏发电的所有进程中，除了应当完成必要的发电管理任务外，我们需要各个环节加以控制，并为了更好的保证运行过程中的安全性和稳定性，还应当对细节部分给予一定程度的重视，而电流源控制策略由于其优良的特性较为适用于传统的光伏电源，在微电网的正常运行过程中，一般情况下主要采取电压源主动调控的方针来对系统内部的电压以及具体频率实施调控。对于光伏电源来说，它除了具备基本的电源性能以及必要的供电特性外，还具有根据具体的运行情况自动调节的功能，这一点就跟传统的同步发电机更为类似。但是从另一个角度分析考虑，即便在实际工作中能够对部分装置实施调控，但是一旦发生过载现象将使得这一功能难以发挥出来，从而出现电压稳定性受到影响的结果，最终导致电压崩溃。因此，我们必须对光伏电源的输出功率实施必要的控制，不能过大，当超出其自身能够承受的范围时，必须及时对频率进行降低，并将多余部分实施必要的转移。
太阳能发电系统在进行联网后能够发挥出更多独立的特点，不仅可以对电网实施调峰，增强各个发电过程的稳定性，还能对电网的杂波起到一定的消除作用。除此之外，同独立的发电系统相比，还能在更大幅度上节约成本，能够在发挥电力系统的基本功能的基础上，在一定程度上降低电路损耗，具有更强的市场竞争力。
三、光热发电的开发与应用
1、槽式光热发电
槽式光热发电系统主要由数百行抛物面聚光槽、中高温真空集热管构成的太阳能集热场以及一套传统的蒸汽涡轮发电装置组成。在这类发电站中还根据实际情况配备了储热管，能够对暂时不同的热能进行一定的储存，必要时再进行使用。
2、塔式光热发电
塔式光热发电系统包括两部分：数以千计带有双轴太阳能追踪系统的平面镜(可将工质加热到800℃)和一座中央集热塔。中央吸收塔的塔顶上安装有一个吸收器，塔周围的定日镜将太阳光聚集到塔顶接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。塔式CSP电站可以用水、气体、融盐作为导热介质，驱动汽轮发电机。
3、碟式光热发电
碟式光热发电系统由碟式反射镜、接收器和发电机组成。利用旋转抛物面的碟式反射镜将太阳光聚焦到一个焦点，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。
4、与常规火电厂联合运行，提高技术经济性
在日常的生产运作过程中，虽然普通的火电厂也依然能够完成要的生产任务，但是在获取必要的水蒸气时，需要花费更加高昂的成本，并且在发电系统的综合效率方面，也远远不及光热发电技术。
四、太阳能光热发电技术的展望
对于现目前的太阳能来说，它在可再生资源中占据着至关重要的地位和作用，并且由于它的使用条件并没有其他可再生资源苛刻，因此能够得到较为广泛的实施和应用，结合如今较为先进的其他综合技术，能够达到大容量发电的目的。据相关部门统计，到2050年CSP能够占8％～11.8％，这意味着到2050年CSP装机容量将达到830GW，每年新增4lGW。
将加大产业资助和投入，推动国内关键技术的研发和储备。太阳能发电属于新兴产业，尤其是光热发电尚处于商业化初期，部分关键技术成熟度还不离，仍处于技术研发和攻关阶段。建议加大产业资助和投入，可由技术研究基础较强的科研机构或设备厂商牵头，加强关键技术的研发和储备。大力研发大容量逆变器和微型逆变器，并继续提高效率和降低成本。对于光热发电，加强对聚光镜、高温吸热器、耐島温真空吸热管等集热关键设备的技术创新，加快高温传热介质、高效储热材料Ｗ及换热装置的研发，创新二次聚光、透射聚光等聚光方法和换热方式，研究光热发电和常规机組联合运行Ｗ及综合利用技术。
结语：总得来说太阳能热发电技术将会向着低成本、大规模的方向快速发展。将在人类未来的能源结构中占有举足轻重的地位。
参考文献：
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[3]王海,黄金,洪立水,等.聚光光伏发电国内外研究现状[J].太阳能,2016(3):17-24.
论文作者:单新锐1
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/29
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